Озера талої води можуть розтріскувати льоди Гренландії та сприяти швидшому потоку льодовикового покриву

Дослідники з океанографічного інституту Woods Hole (WHOI) та Вашингтонського університету вперше задокументували раптовий і повний дренаж озера талої води від вершини льодовикового покриву Гренландії до його основи.

З цих спостережень вчені виявили сантехнічну систему для крижаного покриву, де тала вода може проникати в товстий, холодний лід і прискорювати деякі масштабні літні рухи крижаного покриву.

Згідно з дослідженнями гляціологів Сари Дас з ВООЗ та Яна Джофіна з УВ, мастильний ефект талої води може прискорити потік льоду на 50-100 відсотків у деяких широких повільних районах крижаного покриву.

"Ми знайшли чіткі докази того, що надледнікові озера - басейни талої води, що утворюються на поверхні влітку, - насправді можуть загнати тріщину крізь крижаний покрив у процесі, який називається гідророзривом", - сказав Дас, помічник наукового співробітника з геології та управління ВООЗ. Геофізика. "Якщо на поверхні є тріщина або дефект, який є досить великим, і є достатній резервуар води, щоб ця тріщина була заповнена, це може створити трубопровід аж до русла льодовикового покриву".

Але результати Даса і Джоугіна також показують, що, хоча поверхневий розплав відіграє значну роль у загальній динаміці крижаного покриву, він має більш приглушений вплив на швидкісні вихідні льодовики (які скидають лід до океану), ніж часто вважали. (Щоб дізнатись більше про цей результат, прочитайте відповідний випуск новин від UW.)

Дослідження Даса та Жофіна було об’єднано у дві додаткові статті та опубліковано 17 квітня в Інтернет-журналі Science Express. Статті будуть надруковані в журналі Science 9 травня.

Співавторами роботи є Марк Бен, Ден Лізарральде та Майя Бхатія з ВООЗ; Ян Ховат, Твіла Мун та Бен Сміт з UW; та Метта Кінга з університету Ньюкасла.

Щоліта на вершинах льодовиків Гренландії утворюються тисячі озер, оскільки сонячне світло і тепле повітря тануть на поверхні льоду. Минулі супутникові спостереження показали, що ці надльодовикові озера можуть зникнути всього за добу, але вчені не знали, куди йде вода і як швидко, а також вплив на потік льоду.

Дослідники припустили, що тала вода з поверхні льодовикового покриву Гренландії може змащувати основу. Але до цього часу існували лише теоретичні прогнози про те, як талі води можуть досягти бази через кілометр льоду, що замерзає.

"Ми вирішили вивчити, чи танення на поверхні, чутливої до кліматичних змін, може вплинути на те, як швидко може текти лід", - сказав Дас. "Щоб вплинути на потік, вам доведеться змінити умови під крижаним покривом, тому що те, що відбувається під льодом, диктує, наскільки швидко лід тече".

"Якщо крижаний покрив застиг до основи або в ньому дуже мало води, - додав Дас, - тоді він буде текти набагато повільніше, ніж якби він мав змащуючий шар і шар, що знаходиться під тиском, для зниження тертя".

Влітку 2006 і 2007 років Дас, Джофін та його колеги використовували сейсмічні прилади, монітори рівня води та датчики Глобальної системи позиціонування, щоб уважно відстежувати еволюцію двох озер та рух навколишнього льодовикового покриву. Вони також використовували вертольотні та літальні огляди та супутникові знімки для спостереження за озерами та відстеження просування льодовиків, що рухаються до узбережжя.

Найбільш вражаючі спостереження відбулися в липні 2006 року, коли їхні прилади зафіксували раптовий, повний осух озера, яке колись покривало 5,6 квадратних кілометри (2,2 квадратних милі) поверхні і містило 0,044 кубічних кілометрів (11,6 мільярдів галонів) води.

Подібно до зливної ванни, все озеро спорожніло з дна за 24 години, причому більша частина води стікала за 90 хвилин. Максимальна швидкість стоку була швидшою, ніж середня швидкість потоку над Ніагарським водоспадом.

Більш пильний огляд даних показав, що тиск води з озера розколює крижаний покрив зверху вниз, через 980 метрів (3200 футів) льоду. Цей руйнований водою механізм доставляв талу воду безпосередньо до основи, піднімаючи поверхню крижаного покриву на 1,2 метра в одному місці.

Посередині дна озера на 6 метрів (20 футів) був піднятий лід шириною 750 метрів (2400 футів). Горизонтальна швидкість крижаного покриву - яка постійно рухається навіть за звичайних обставин - стала вдвічі перевищувати середньодобову норму для цього місця.

"Важко уявити, як цівка або басейн талої води з поверхні може прорізати густий холодний лід аж до ліжка", - сказав Дас. "З цієї причини в науковому співтоваристві ведуться дискусії щодо того, чи можуть існувати такі процеси, хоча деякі теоретичні роботи висловлювали гіпотези про це протягом десятиліть".

Сейсмічний підпис переломів, швидкий дренаж, підняття та рух льоду - все це свідчило про те, що вода стікала аж до русла. Коли тріщини і щілини утворюються і заповнюються водою, більша вага і щільність води змушує лід розтріскуватися.

Коли вода виливається через ці тріщини, вона утворює мулені (циліндричні, вертикальні трубопроводи) через крижаний покрив, які дозволяють швидкий дренаж і, ймовірно, залишаються відкритими до кінця сезону танення.

Дас, Джофін та їх команда з виїзних досліджень будуть представлені цього літа під час інформаційно-роз'яснювального проекту, що базується на Інтернеті та музеях, відомого як Полярне відкриття. Їх повертаюча дослідницька експедиція до Гренландії буде щоденно реєструватися за допомогою фотоесе, а дослідники проведуть кілька живих бесід зі студентами, викладачами та відвідувачами музею через супутниковий телефон.

Фінансування досліджень забезпечували Національний науковий фонд, Національне управління аеронавтики та космосу, Арктична дослідницька ініціатива ВООЗ Кларк та Інститут океанів та кліматичних змін ВООЗ.

Океанографічний інститут Woods Hole - це приватна, незалежна організація у місті Фалмут, штат Массачусетс, яка займається морськими дослідженнями, технікою та вищою освітою. Створена в 1930 році за рекомендацією Національної академії наук, її основною місією є розуміння Світового океану та їх взаємодії із Землею в цілому, а також передача базового розуміння ролі Світового океану в мінливому глобальному середовищі.

ПРИМІТКА ДЛЯ РЕДАКТОРІВ І ВИРОБНИКІВ - ВІДЕО ВІДМОВОЇ ЯКОСТІ ДОСТУПНЕ ДЛЯ ПІДТРИМАННЯ ВАШИХ ІСТОРІЙ. ЗВ'ЯЗАТИСЯ З МЕДІА@WHOI.EDU.

Для негайного звільнення

Управління з питань ЗМІ
[email protected]
(508) 289-3340

Кожного літа на воді льодовикового покриву Гренландії утворюються водойми з талою водою, оскільки сонячне світло і тепле повітря тануть на поверхні. (Фото Сари Дас, Океанографічний інститут Woods Hole)

Зображення для випуску новин

Вчені проходять по краю великого каньйону, утвореного багаторічним потоком талої води по поверхні льодовикового покриву Гренландії. Лінії вздовж стіни каньйону показують стратиграфічні шари льоду та снігу, покладені роками. (Фото Сари Дас, Океанографічний інститут Woods Hole)

Зображення для випуску новин

Гляціолог ВООЗ Сара Дас стоїть перед брилою льоду, яку підняв на 6 метрів раптовий дренаж талого водойми в Гренландії. (Фото Ієна Джоугіна, Полярний науковий центр UW)

Зображення для випуску новин

Гляціолог ВООЗ Сара Дас (зліва) та аспірантка Майя Бхатія досліджують тріщину в центрі нещодавно осушеного басейну талих вод в Гренландії. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Зображення для випуску новин

Гляціолог ВООЗ Сара Дас (ліворуч) та аспірантка Майя Бхатія досліджують тріщину в центрі недавно осушеного басейну талих вод в Гренландії. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Оглянуті з вертольота, плетені потоки талої води звиваються поверхнею льоду до літнього озера. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Зображення для випуску новин

У липні 2007 р. Тала вода мчить потоком по вершині льодовикового покриву Гренландії (Сара Дас, ВООЗ)

Зображення для випуску новин

У липні 2007 р. Тала вода мчить потоком по вершині льодовикового покриву Гренландії (Сара Дас, ВООЗ)

Гляціолог ВООЗ Сара Дас вставляє сейсмометр у свердловину льоду на верхівці льодовикового покриву Гренландії. Сейсмічні прилади були розгорнуті для спостереження за розтріскуванням та розбиванням льоду, коли він вирізався таючим льодом. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Зображення для випуску новин

Гляціолог ВООЗ Сара Дас вставляє сейсмометр у свердловину льоду на льодовиковому покриві Гренландії. Сейсмічні прилади були розгорнуті для спостереження за розтріскуванням та розбиванням льоду, коли він вирізався таючим льодом. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Цей великий перелом був знайдений у центрі недавно осушеного басейну озера. Великі брили льоду, які, ймовірно, відламаються при витіканні озера, розкидані по поверхні і в тріщині. (Сара Дас, ВООЗ)

Зображення для випуску новин

Цей перший захід сонця літа дослідники зафіксували над льодовиковим покривом Гренландії 22 липня 2007 року. Внизу підстерігається дренажний канал талої води. (Ян Жофін, Полярний науковий центр UW)

Зображення для випуску новин

Дослідницька група льодового покриву 2007 року позувала перед каналом талої води. Зліва: Майя Бхатія (WHOI), Ян Джоуфін (UW), Сара Дас (WHOI) і Марк Бен (WHOI). (Річард Гарріс, NPR)

Зображення для випуску новин

У 2006 та 2007 роках дослідники WHOI та UW протягом двох тижнів таборували на вершині льодовикового покриву Гренландії, щоб вивчити озера та потоки талої води, що утворюються кожного літа. (Сара Дас, ВООЗ)